壓縮機的種類有很多,在空分領域用得比較多的有離心式壓縮機、活塞式壓縮機、螺桿式壓縮機和軸流式壓縮機等。這些壓縮機從壓縮原理上可分為速度式和容積式兩種。螺桿式壓縮機和活塞式壓縮機為容積式。在本文中,我們介紹軸流式壓縮機和離心式壓縮機的區(qū)別均為速度式壓縮機。

軸流壓縮機
軸流式壓縮機是連續(xù)壓縮空氣的兩種主要類型的速度式壓縮機之一。形式非常簡單的軸流式壓縮機也稱為軸流式風機。它們被稱為軸流式壓縮機,因為通過壓縮機的氣流平行于旋轉軸行進。 典型的軸流壓縮機由一個鼓組成,其上裝有特定幾何形狀的葉片。當壓縮機軸向吸入空氣并通過使空氣流過旋轉的轉子葉片并在空氣上施加扭矩來增加其能量水平時。現(xiàn)在固定葉片減慢了流體的速度并將空氣的圓周分量轉化為壓力。所以空氣以這種方式被壓縮。

世界上一些組織使用軸流式壓縮機來產(chǎn)生高壓氣流以進行連續(xù)風洞測試。這需要多個軸向級來實現(xiàn)較大的壓力提升,使得它們相對于其他壓縮機設計(例如離心式壓縮機)而言更加復雜?,F(xiàn)代壓縮機可以使用10~15個壓縮機級。軸流式壓縮機具有效率高和流量大的優(yōu)點,尤其是在尺寸和橫截面方面。它們?yōu)榇笕萘刻峁┳罹o湊、最輕便的壓縮機設計,并為大型空分設備降低能耗。隨著航空發(fā)動機的發(fā)展,軸流式壓氣機幾乎取代了離心式壓氣機。
優(yōu)點 | 缺點 | 應用 |
流量大 | 制造難度大 | 高速船用發(fā)動機 |
氣流路程短 | 價格昂貴 | 小型發(fā)電站 |
直通流,效率高 | 高啟動功率要求 | 高爐空氣 |
壓力損失小 | 對流動中斷敏感 | 深冷空分 |
在狹窄的轉速范圍內(nèi)具有良好的效率 | 作為單級軸流式壓縮機在增加氣體壓力方面效果不佳 | 飛機渦輪噴氣發(fā)動機 |
離心壓縮機
離心式壓縮機依賴于旋轉葉輪到空氣的能量傳遞。離心壓縮機有一個簡單的旋轉元件,安裝在連接到原動機的軸上。 它們分為四個部分;進氣室、離心葉輪、擴壓器和回流器。壓縮機吸入空氣,然后經(jīng)離心壓縮機通過旋轉葉輪來提高氣體的能量,使氣體壓力提高,速度增大,溫度升高。然后通過擴壓器擴壓,逐漸降低空氣速度,將空氣的動能轉化為壓力能。


回流器主要起導向作用,使氣流順利進入下一級壓縮。最后由出來的氣體由蝸殼排出。離心式壓縮機的一個有趣特性是,隨著葉輪速度的降低,壓縮機的容量會增加。這些壓縮機可能具有單級或多級(最多5級),并且可以在非常高的入口壓力下運行。
優(yōu)點 | 缺點 | 應用 |
重量輕,易于設計和制造 | 穩(wěn)定工況區(qū)窄,經(jīng)濟性比較差 | 煉油廠 |
可靠、低維護 | 不適合非常高的壓縮 | 化工廠 |
持續(xù)壓縮空氣供應 | 對氣體成分的變化敏感 | 天然氣加工 |
轉速范圍廣 | 需要復雜的振動安裝 | 超大規(guī)模制冷 |
無需特殊基礎 | 喘振和阻塞現(xiàn)象 | 鋼鐵廠 |
軸流式壓縮機 VS 離心壓縮機
- 離心壓縮機垂直于旋轉軸轉動,而軸流式壓縮機中的空氣平行于旋轉軸流動。
- 通常,離心式壓縮機是一個看起來像渦輪增壓器的實心部件,軸流式壓縮機是一個扁平的圓盤,看起來像插入了單獨制造的葉片的風扇。
- 與軸流式壓縮機相比,離心式壓縮機更易于設計和制造。
- 與軸流式壓縮機相比,離心式壓縮機可以處理更少的氣流。
- 離心式壓縮機通??梢援a(chǎn)生更大的壓差,以便通過單個壓縮級進行高效燃燒。
- 與離心式壓縮機相反,軸流式壓縮機不易修理和維護。
- 軸流式壓縮機非常昂貴,而離心式壓縮機更便宜且工作范圍更廣。
- 離心式壓縮機的質(zhì)量流量小于15Kg/s,軸流式壓縮機的質(zhì)量流量非常大(超過100Kg/s)。
- 軸流式壓縮機的運行效率(約94%)高于離心式壓縮機(約87%)。
- 與相同尺寸的軸流式壓縮機相比,離心式壓縮機可容納的氣流要低得多,而且它們的壓力比通常較低,這意味著它們產(chǎn)生推力的效率要低得多,而且燃油效率也較低。
- 離心式壓縮機的每級壓力比高達5-7,軸流式壓縮機的壓力比較低(小于1.5)。
- 與離心式壓縮機相反,軸流式壓縮機不改變氣體的方向。